エッチング装置、エッチング方法及びエッチングプログラム、並びに成膜装置
【課題】良好に任意の形状に加工することが可能なエッチング装置、エッチング方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】エッチング装置８０は、イオンガン１１と、ＸＹステージ１２と、制御部１３と、ＰＣ１５と、測定装置８１とを備える。測定装置８１は、基板３１上の所定の測定点の厚みを測定する。予めイオンガン１１のエッチングレートの分布と、基板３１の被エッチング量の分布とに基づいて、エッチング中心の位置に応じて測定点における基板３１の厚みの中間目標厚みが設定される。各領域でエッチングを施した際、測定点の厚みが当該中間目標厚みからの許容範囲に入る場合、ＸＹステージ１２を駆動し、エッチングを終了させる。
【解決手段】エッチング装置８０は、イオンガン１１と、ＸＹステージ１２と、制御部１３と、ＰＣ１５と、測定装置８１とを備える。測定装置８１は、基板３１上の所定の測定点の厚みを測定する。予めイオンガン１１のエッチングレートの分布と、基板３１の被エッチング量の分布とに基づいて、エッチング中心の位置に応じて測定点における基板３１の厚みの中間目標厚みが設定される。各領域でエッチングを施した際、測定点の厚みが当該中間目標厚みからの許容範囲に入る場合、ＸＹステージ１２を駆動し、エッチングを終了させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等の製造に利用されるエッチング装置、エッチング方法及びエッチングプログラム、並びに成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体、電子部品製造の分野では基板上に薄膜を形成し、デバイスとする技術が一般に用いられている。例えば圧電素子を例に挙げると、圧電材料からなるウエハ又は基板上に電極膜を成膜し、数十〜数千個の複数の素子を形成した後、個々の素子に切り分けることにより、圧電素子が製造される。
【０００３】
圧電素子は、利用する振動モードによっても異なるが、例えば厚みすべり振動を利用した振動素子では、その基板の厚み、電極膜の厚みによって周波数が決まるため、これらの厚みの精度によって周波数精度が決まる。なお、表面弾性波素子でも、その電極膜の厚みの精度によって周波数精度が決まる。従って、これらの素子で所望の周波数精度を得るためには、基板、電極膜の厚みを制御することが重要である。
【０００４】
しかし、現在基板に用いられる研磨技術の精度は十分でなく、基板内での厚みの分布が生じる。更にスパッタ蒸着で成膜された電極膜にも厚み分布が生ずるため、同一基板内に形成された素子は周波数特性にばらつきが生ずる問題がある。
【０００５】
そこで、基板内の厚みのばらつきを抑制するため、基板の各領域において必要な被エッチング総量を事前に算出し、被エッチング総量に達するエッチング時間を領域毎に算出する構成がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２１４２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に開示されているように必要な被エッチング総量を事前に算出し、領域毎のエッチング時間を算出した場合であっても、実際のイオンビームのエッチング分布が既定の分布とずれると、所定のエッチング量に到達せず、もしくは所定のエッチング量以上にエッチングが施されてしまい、所望の形状にエッチングをすることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、イオンビームの既定のエッチング分布と実際のエッチング分布とのずれを補正し、良好に任意の形状に加工することが可能なエッチング装置、エッチング方法及びプログラムを提供することを目的とする。同時に、良好に任意の形状に膜形成することが可能な成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るエッチング装置は、
所定のエッチング分布を有するエッチング源と、
エッチング対象物を載置するステージと、
前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を調整する相対位置調整手段と、
前記エッチング対象物の所定の測定位置において厚みを測定する測定手段と、
前記エッチング対象物の被エッチング量の分布と前記エッチング源のレート分布とに基づいて、前記エッチング対象物の各位置におけるエッチング総量が被エッチング量に対応する最終目標厚みとなるように、前記測定位置の前記エッチング対象物の中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記相対位置調整手段と前記エッチング源との少なくとも一方を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記測定位置の前記エッチング対象物の厚みが、前記中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得ることを特徴とする。
【００１０】
前記制御手段は、前記測定手段によって測定される前記エッチング対象物の厚み変化から、前記エッチング対象物の所定時間あたりのエッチング量を算出し、既定の値を超える場合、前記エッチング分布を補正し、前記中間目標厚みを再算出してもよい。
【００１１】
前記測定手段の測定点は、前記エッチング対象物の一点であり、
前記制御手段は、前記測定点と、前記測定点の周囲をエッチングした際の前記測定点の厚みの変化から、前記エッチング分布を補正してもよい。
【００１２】
前記制御手段は、
前記エッチング源を制御して、粒子ビームを連続的に照射させ、
前記相対位置調整手段を制御して、前記エッチング対象物を前記エッチング源に対してピッチ送りで移動させ、各ピッチ位置での停止時間を調節することによって、各ピッチ位置での前記粒子ビームの照射時間を制御してもよい。
【００１３】
前記制御手段は、
前記相対位置調整手段を制御して前記エッチング対象物を前記エッチング源に対して所定ピッチで移動させ、
前記エッチング源を制御して、各ピッチ位置での前記エッチング源からの粒子ビームの照射強度を制御してもよい。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るエッチング方法は、
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアに粒子ビームを生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法において、
測定手段によって前記エッチング対象物の所定の測定位置における厚みを測定し、
前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致し最終目標厚みとなるように、前記エッチング源のレート分布に基づいて、前記所定の測定位置の中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、を制御し、
前記測定手段によって測定された前記エッチング対象物の厚みが、前記エッチング対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得る、ことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るエッチングプログラムは、
コンピュータによる、
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアに粒子ビームを生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法の制御であって、
測定手段に前記エッチング対象物の所定の測定位置における厚みを測定させ、
前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致し最終目標厚みとなるように、前記エッチング源のレート分布に基づいて、前記測定位置における中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、を制御し、
前記測定手段によって測定される前記エッチング対象物の厚みが、前記エッチング対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得る、ことをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る成膜装置は、
所定の成膜分布を有する成膜源と、
成膜対象物を載置するステージと、
前記成膜源と前記ステージとの相対位置を調整する相対位置調整手段と、
前記成膜対象物の所定の測定位置において厚みを測定する測定手段と、
前記成膜対象物の被成膜量の分布に基づいて、前記成膜対象物の各位置における成膜総量が被成膜量に対応する最終目標厚みとなるように、前記成膜源のレート分布に基づいて、前記測定位置における中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記相対位置調整手段と前記成膜源との少なくとも一方を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定される前記成膜対象物の厚みが、前記成膜対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記成膜源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記成膜源の中心を移動させながら成膜を重ね合わせることによって前記成膜対象物全体において所望の目標形状を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エッチング対象物のエッチング量を測定する測定手段を用いることにより、良好に任意の形状に加工することが可能なエッチング装置、エッチング方法及びエッチングプログラムを提供することができる。また、成膜対象物の成膜量を測定する測定手段を用いることにより、良好に任意の形状に膜形成することが可能な成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係るエッチング装置の構成例を模式的に示す図である。
【図２】第１実施形態に係るエッチング装置によってエッチングされる基板を模式的に示す図である。
【図３】第１実施形態に係るエッチング処理を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）はイオンガンの引き出し孔のノズルを示す図である。
【図５】（ａ）は、図４（ａ）に示す引き出し孔を用いた際の電流密度分布を示す図である。
【図６】図６（ｂ）は図４（ｂ）に示す引き出し孔を用いた際の電流密度分布を示す図であり、図６（ｃ）は、図４（ｃ）に示す引き出し孔を用いた際の電流密度分布を示す図である。
【図７】エッチング源が一次元方向のみに移動しエッチングが施される場合の基板を示す図である。
【図８】イオンガンの各停止位置における電流密度分布を示す図である。
【図９】（ａ）は停止位置Ｐｎにおける電流密度分布を示す図である。（ｂ）は停止位置Ｐｎ+１における電流密度分布を示す図である。（ｃ）は停止位置Ｐｎ-１における電流密度分布を示す図である。
【図１０】エッチング源が二次元方向に移動しエッチングが施される場合の基板を示す図である。
【図１１】（ａ）はエッチング源が一次元方向にのみ移動する際のエッチングレートの比のテーブルを模式的に示す図であり、（ｂ）はエッチング源が二次元方向に移動する際のエッチングレートの比のテーブルを模式的に示す図である。
【図１２】図１２（ａ）はエッチング対象物を模式的に示す平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】第２実施形態に係るエッチング処理を示すフローチャートである。
【図１４】測定点を複数箇所に設置する変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の各実施形態に係るエッチング装置、エッチング方法及びエッチングプログラムについて図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
第１実施形態に係るエッチング装置８０の構成を図１に示す。また、図２に本実施形態のエッチング装置８０によってエッチングされる基板３１を模式的に示す。
【００２１】
図１に示すようにエッチング装置８０は、イオンガン１１と、ＸＹステージ１２と、制御部１３と、真空槽１４と、ＰＣ１５と、測定装置８１と、を備える。イオンガン１１とＸＹステージ１２とは、真空槽１４内に設置され、真空槽１４によって大気から遮断されている。
【００２２】
イオンガン１１は、イオンビームを生成する装置である。イオンガン１１のチャンバ内には例えばＡｒが導入され、チャンバ内でアノードとフィラメントの間に直流電圧を印加し、直流熱陰極放電を起こすことによりＡｒプラズマを発生させる。続いてＡｒの正イオンを加速器によって加速させ、引き出し孔からイオンビームとして取り出す。イオンガンは直流熱陰極放電を利用するものに限らず、ＲＦイオン源やマイクロ波イオン源を用いてもよい。イオンビームの電流密度、即ち、イオン密度は、引き出し孔の数、形状等により変化する。また、これらの引き出し孔を用いた場合の電流密度分布を図５及び図６に示す。図５（ａ）の電流密度分布は図４（ａ）の引き出し孔を用いた場合に対応し、図６（ｂ）は図４（ｂ）、図６（ｃ）は図４（ｃ）に対応する。なお、点は実測値であり、図５（ａ）及び図６（ｂ）に示す線はガウス分布による近似である。なお、いずれのグラフも、イオンガン１１とエッチング対象の基板３１とを対向して配置して、基板３１のイオンガン１１の中心と対向する位置を原点としたときの原点からの距離と照射されるイオンビームの電流密度との関係を示すものである。
【００２３】
詳細に後述するように、本実施形態ではイオンガン１１から照射されるイオンビームの電流密度分布をガウス分布で近似し、エッチングレートを算出することによりイオンガンと基板との各相対位置におけるエッチング照射量（エッチング時間又は厚み）を算出する。従って、電流密度分布は、図５（ａ）又は図６（ｂ）に示すようにガウス分布で近似することができることが好ましい。このため、本実施形態では図４（ａ）、（ｂ）のようにほぼ同径の孔が形成された引き出し孔を用いるのが好ましい。また、図５（ａ）及び図６（ｂ）から明らかなように孔の数を増やすと電流密度分布は横に広がる傾向を示す。従って、実施するエッチングの細密さ等に応じて孔の数を調節すると良い。また、電流密度分布は、孔の形状、数、配置、放電電流、エッチング源とエッチング対象との距離等を調節することにより制御できるため、ガウス分布、三角関数等で演算する場合は、所望の分布を得ることができるように、予めこれらの条件を調整しておけばよい。なお、電流密度分布は必ずしもガウス分布、三角関数等を用いた波形として表す必要はなく実測値を用いることも可能である。この場合、図４（ｃ）のように径の異なる孔が形成された引き出し孔を用いることができる。
【００２４】
ＸＹステージ１２は、載置台１２ａ、シーケンサ等からなるステージ制御部、モータ等から構成されるステージ駆動部等を備える。図１に示すように載置台１２ａのイオンガン１１に対向する面上には、エッチングが施される基板３１が設置される。ＸＹステージ１２のステージ駆動部は、ステージ制御部によって制御され、更にステージ制御部は制御部１３によって制御される。ステージ駆動部によって載置台１２ａはＸ軸及びＹ軸方向（図１の水平面）に移動する。ＸＹステージ１２の移動形態は、ピッチ送り（一定距離だけ移動して一旦停止する動作を繰り返す処理）でも、等速又は速度を変動させながら連続的に移動させる形態も可能である。本実施形態ではエッチング源であるイオンガン１１が固定されているため、このＸＹステージ１２の移動によって、基板３１とイオンガン１１との相対位置を調節する。
【００２５】
測定装置８１は、基板３１の厚みを測定する装置であり、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）等からなる。基板の厚みを測定する手段はＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）に限らず、例えば測定光の透過率又は反射率から厚み測定してもよい。なお、エッチング対象が水晶振動子等である場合、周波数測定装置等であってもよい。この場合、被加工物は、例えば図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように凹部を備える載置部内に設置される。測定装置８１は、制御部１３によって制御されており、基板３１の予め定めた測定点の厚みを測定する。
【００２６】
制御部１３は、例えばマイクロプロセッサ等から構成され、ＰＣ１５によって算出されたエッチング照射量等のエッチング条件、シャッタによって基板を覆う条件、測定装置８１の測定結果に沿ってイオンガン１１と、ＸＹステージ１２と、測定装置８１と、を制御する。
【００２７】
ＰＣ１５は、パーソナルコンピュータ等から構成される。ＰＣ１５は、詳細に後述するように、予めエッチング装置８０とは独立して設けられたＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）等の測定装置によって測定された基板３１の厚み分布を基に、基板３１のエッチング対象領域で必要となる被エッチング量の分布を判別する。判別には測定装置８１を用いてもよいが、他の測定手段を用いてもよい。さらに、ＰＣ１５は、この被エッチング量の分布、エッチングビームの電流密度分布（エッチング分布）、ＸＹステージ１２の移動速度等から、基板３１の各領域にエッチングを施す時間、該時間経過後の各領域における厚み等を算出する。相対位置調整手段及び／又はエッチング源を測定装置８１からの出力のみで制御する場合は、エッチング時間を算出せず、厚みのみを算出してもよい。基板３１の一領域を仮に領域Ａとすると、イオンガン１１の照射範囲は基板３１の領域Ａよりも広く、ＸＹステージの移動によりイオンガン１１と基板３１との相対位置が変化しても、領域Ａがイオンガン１１の照射範囲内に含まれる限り領域Ａはエッチングされ続ける。イオンガン１１と基板３１との相対位置に対応した領域Ａの目標厚みを中間目標厚みとし、各相対位置に対し複数の中間目標厚みを算出する。この複数の中間目標厚みは、総エッチング後、領域Ａが最終目標厚みになるように設定する。ここで、最終目標厚みとは、エッチング対象物の各位置に対応した個々の値であり、均一なエッチングに限らず、所望の形状となるように最終目標厚みは任意の値に設定できる。
【００２８】
次に、上述した構成を採るエッチング装置８０の動作を図２及び図３のフローチャートと、数式とを用いて説明する。
【００２９】
まず、エッチングを施す基板３１を用意する。基板３１は図２に点線で示すように複数の素子を形成することができる面積を備える。また、基板３１には、予め測定点が設置されており、例えば図２に×印で示す領域が測定点（測定領域）と設定される。
【００３０】
次に、イオンガン１１の中心が測定領域に位置するよう、ＸＹステージ１２を駆動し、測定領域をエッチングする（ステップＳ８１１）。エッチング中、測定装置８１によってこの測定領域の厚みＴｈを測定する（ステップＳ８１２）。なお、測定領域の厚みの情報は、制御部１３を介して、ＰＣ１５に送られる。ＰＣ１５は、この実測厚みが、予め算出した中間目標厚みの許容範囲内に入るか否かを判別し、許容範囲に入ると（ステップＳ８１３；Ｙｅｓ）、測定領域を中心とするエッチングを終了させる。エッチングの終了は、ステージ１２の駆動により行う（ステップＳ８１４）。実測厚みが、中間目標厚みより大きい場合は（ステップＳ８１３；Ｎｏ）、ステップＳ８１１に戻り、エッチングと厚みＴｈの測定を継続する。本実施形態では実測厚みに基づいてステージ１２のみを駆動制御するが、イオンガン１１を制御してもよい。
【００３１】
続いて、×印で示す測定領域に近接する領域（例えば図２に示す上下、左右の領域）にイオンガン１１の中心が位置するよう、ステージ１２を駆動し、近接領域をエッチングする（ステップＳ８１５）。ＰＣ１５は、測定領域がエッチング照射範囲内か否かを判別し、照射範囲内である場合は（ステップＳ８１６；Ｙｅｓ）、エッチング中、測定領域の厚みＴｈを測定装置８１によって測定する（ステップＳ８１７）。照射領域がエッチング範囲外である場合は（ステップＳ８１６；Ｎｏ）、測定領域の厚みＴｈは測定せず、エッチング時間により制御する（ステップＳ８２０）。時間制御によるエッチングの終了は、ステージ１２の駆動により行う（ステップＳ８１４）。ＰＣ１５は、実測領域の厚みが、予め算出した測定領域における中間目標厚みの許容範囲内に入るか否かを判別し、許容範囲に入ると（ステップＳ８１８；Ｙｅｓ）、ステージ１２を駆動させ（ステップＳ８１４）、近接領域を中心とするエッチングを終了させる。許容範囲に入らない場合（ステップＳ８１８；Ｎｏ）、更にエッチング処理を施し（ステップＳ８１９）、再度測定領域の厚みＴｈを測定する（ステップＳ８１７）。
【００３２】
第１実施形態では、少なくとも測定点（測定領域）を含む領域をエッチング照射する際に、測定点の膜厚を測定し、測定装置８１の出力からステージ１２を駆動制御（以下、膜厚制御と称する。）することを特徴とする。
【００３３】
測定点がエッチング照射領域に含まれない場合は、エッチング時間により制御（以下、時間制御と称する。）すればよい。図３に示すフローチャートでは、測定領域の近接領域を中心にエッチングする場合にも膜厚制御する場合を例に挙げているが、測定領域を中心にエッチングする場合のみ膜厚制御してもよい。イオンガンの中心を測定する方が膜厚変化が大きく測定精度が向上するためである。測定装置８１をＸＹステージに搭載し、測定領域が常にイオンガンの中心に一致するように測定装置８１を駆動してもよい。この場合、ステージ１２が測定装置８１を搭載するか、又は他のＸＹステージをステージ１２に同期して動作させればよい。また、測定領域が常にエッチングの中心からずれていれもよい。例えば、ステージ１２の移動による複数回のエッチング照射のうち最終のエッチングにおける膜厚を測定制御すれば、被エッチング量を厚みで測定制御することができ、測定精度を向上させることができる。測定領域、並びに、膜厚制御及び時間制御は適宜選択すればよい。図３に示すフローチャートではイオンガン１１の中心を測定領域に位置させてからエッチング処理を開始しているが、測定領域に近接する領域にイオンガン１１の中心を位置させてからエッチング処理を開始し、エッチングステップの途中または最後にイオンガン１１の中心を測定領域に位置させてもよい。
【００３４】
エッチング照射量（エッチング時間Ｔ又は厚みＴｈ）の算出は下記のように行う。
【００３５】
基板３１の厚みの分布を例えば、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）等によって測定する。また、図５（ａ）、図６（ｂ）に示すようなイオンガン１１の電流密度分布は予め得ておく。
【００３６】
続いて、測定装置等で測定された基板３１の厚み分布に基づき、ＰＣ１５は、基板３１上に仮想的に形成したメッシュの各領域で必要な被エッチング量を算出する。さらにＰＣ１５は、以下に示す数式に従って、各領域で必要な被エッチング量と、イオンビームの電流密度分布（エッチング分布）等から、エッチング処理の制御パターンを算出する。
【００３７】
理解を容易にするため、まず一次元のモデルを用いて説明する。図７に示すように、エッチングが施される対象は、一定のピッチｐで、ピッチｐと同じ辺を備える正方形状の領域がＮ個一列に並んだ構成であると仮定する。なお、ピッチｐはイオンガン１１と基板３１との移動ピッチに相当する。本実施形態ではピッチｐはイオンガン１１の電流密度分布の標準偏差ｓから、ｐ＝ｓ／２と設定する。なお、ピッチｐの設定は正方形状に限らず任意であって、製造する素子のサイズに設定することも可能である。
【００３８】
エッチング装置８０は、ＸＹステージ１２を制御して、図８に示すようにイオンガン１１のイオンビームの中心位置を、エッチング対象の各矩形領域の停止位置に順々に停止させ、イオンビームを適当な時間照射する。それぞれの位置で停止した際にエッチングされる総量が各領域のエッチング総量となる。
【００３９】
ここでイオンビームの中心の停止位置をＰとおく。なお本実施形態では、それぞれの端の領域が十分にエッチングされるように、ビームの停止位置を各領域の端からいくつか多く設定する。従って、ビームの停止位置は図７に示すようにＰ−ｉ，…，Ｐ−２，Ｐ−１、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２…，Ｐｎ，…，ＰＮ，ＰＮ＋１…，ＰＮ＋ｉとなる。停止位置Ｐは基板上に仮想的に形成したメッシュの各領域に等しくなるように、Ｐ１，Ｐ２…，Ｐｎ，…，ＰＮ−１，ＰＮと設定してもよい。或いは、基板の端の領域に必要な被エッチング総量が小さい場合には、基板上に仮想的に形成したメッシュの各領域よりもいくつか少なくなるように、停止位置ＰをＰｉ，Ｐｉ＋１，…，Ｐｎ，…，ＰＮ-（ｉ＋１），ＰＮ―ｉとしてもよい。停止位置Ｐの範囲が小さいほど、イオンビームをより有効に利用できる。次に、それぞれの停止位置でエッチングを施す時間をＴとすると、各停止位置でのエッチング時間は、Ｔ−ｉ，…，Ｔ−２，Ｔ−１、Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２…，Ｔｎ，…，ＴＮ，ＴＮ＋１…，ＴＮ＋ｉとで示される。また、各領域のエッチング総量をＥ１，Ｅ２…，Ｅｎ，…，ＥＮとする。なお、本実施形態ではピッチ送りの際の移動距離は一定であり、各領域の停止位置で停止する時間は、各領域ごとに設定される。従って、エッチング時間Ｔとは、停止位置Ｐにおけるビームの停止時間を示す。
【００４０】
また、一般にエッチング量Ｅは、以下に示す数式１で与えられる。なお、式１のＴはイオンガン１１によるエッチング時間であり、Ｃは、スパッタ率Ｓ、分子量Ｍ、アボガドロ数ＮＡ、密度Ｄ、電子の素電荷ｅ等で決まる比例定数である。
【００４１】
【数１】
【００４２】
また、上述したようにイオンガン１１の電流密度分布は既知であり、この分布はガウス分布により下記数式２に示すように近似することが可能である。なお、数式２のＡはガウス分布における曲線と基線の間の全面積であり、ｗは標準偏差sの２倍である。
【００４３】
【数２】
【００４４】
次に、図９（ａ）に示すようにイオンビームの中心がある停止位置Ｐｎにあるとき、イオンビームの中心に相当する領域のエッチングレートａ０を、ａ０＝Ｉｂｄ・Ｃとする。このとき停止位置Ｐｎの周辺領域のエッチングレートａ１，ａ２，ａ３，…，ａｍ及びａ−１，ａ−２，…，ａ−ｍは、数式２のｘにエッチング中心からの離間する距離ｐｍを代入することにより、下記数式３のように示すことができる。
【００４５】
【数３】
【００４６】
以上から、イオンビームが停止位置Ｐｎにあって照射時間がＴｎである場合の各領域のエッチング量は、それぞれの停止位置ごとに下記数式４のように示すことができる。なお、イオンビームが停止位置Ｐｎに位置する際、停止位置Ｐｎのエッチングレートに対する各領域のエッチングレートの比を予め求めておき、図１１（ａ）に示すようにテーブルとしておくと、エッチングレートａを更に容易に算出することができ、好ましい。例えば、図１１（ａ）に示す例では、停止位置の１つ隣の領域は０．８、２つ隣の領域は０．６であるため、エッチングレートａ１、ａ２はそれぞれ、ａ１＝０．８・ａ０、ａ２＝０．６・ａ０とａ０を用いて表すことができる。なお、上述したように、実測のエッチングレートが既定のエッチングレートの許容範囲に入らない場合は、このエッチングレートを実測値に沿うようにする。
【００４７】
（数式４）
…
Ｐｎ−２；ａ−２Ｔｎ
Ｐｎ−１；ａ−１Ｔｎ
Ｐｎ ；ａ０Ｔｎ
Ｐｎ＋１；ａ１Ｔｎ
Ｐｎ＋２；ａ２Ｔｎ
…
【００４８】
また、図９（ｂ）に示すようにイオンビームの中心が停止位置Ｐｎ＋１にあって、照射時間がＴｎ＋１である場合、それぞれの領域のエッチング量は、下記数式５に示される。
【００４９】
（数式５）
…
Ｐｎ−２；ａ−３Ｔｎ＋１
Ｐｎ−１；ａ−２Ｔｎ＋１
Ｐｎ ；ａ−１Ｔｎ＋１
Ｐｎ＋１；ａ０Ｔｎ＋１
Ｐｎ＋２；ａ１Ｔｎ＋１
…
【００５０】
更に、図９（ｃ）に示すようにイオンビームの中心が停止位置Ｐｎ−１にあって、照射時間がＴｎ−１である場合、それぞれの領域のエッチング量は、下記数式６に示される。
【００５１】
（数式６）
…
Ｐｎ−２；ａ−１Ｔｎ−１
Ｐｎ−１；ａ０Ｔｎ−１
Ｐｎ ；ａ１Ｔｎ−１
Ｐｎ＋１；ａ２Ｔｎ−１
Ｐｎ＋２；ａ３Ｔｎ−１
…
【００５２】
以上を全ての停止位置（Ｐ−ｉ，…，Ｐ−２，Ｐ−１、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２…，Ｐｎ，…，ＰＮ，ＰＮ＋１…，ＰＮ＋ｉ）に応用することによって、基板３１の各領域の全エッチング量は下記数式７に示され、更にこれを行列式で示す下記数式８で示すことができる。
【００５３】
（数式７）
…
Ｐｎ−２；Ｅｎ−２＝ａｍＴｎ−ｍ−２＋…＋ａ−１Ｔｎ−１＋ａ−３Ｔｎ＋１＋…＋ａ−ｍＴｎ＋ｍ−２
Ｐｎ−１；Ｅｎ−１＝ａｍＴｎ−ｍ−１＋…＋ａ０Ｔｎ−１ ＋ａ−２Ｔｎ＋１＋…＋ａ−ｍＴｎ＋ｍ−１
Ｐｎ ；Ｅ０ ＝ａｍＴｎ−ｍ ＋…＋ａ１Ｔｎ−１ ＋ａ−１Ｔｎ＋１＋…＋ａ−ｍＴｎ＋ｍ
Ｐｎ＋１；Ｅｎ＋１＝ａｍＴｎ−ｍ＋１＋…＋ａ２Ｔｎ−１ ＋ａ０Ｔｎ＋１ ＋…＋ａ−ｍＴｎ＋ｍ＋１
Ｐｎ＋２；Ｅｎ＋２＝ａｍＴｎ−ｍ＋２＋…＋ａ３Ｔｎ−１ ＋ａ１Ｔｎ＋１ ＋…＋ａ−ｍＴｎ＋ｍ＋２
…
【００５４】
【数４】
【００５５】
ここで、上述するようにエッチングレートａはイオンガン１１の中心からの距離が定まれば定数として与えられるものであるから、数式７及び数式８はエッチング時間Ｔの多元連立一次方程式に相当する。従って、ガウス・ジョルダンの消去法、ＬＵ分解法、ガウス・ザウデルの反復法等、既知の解法によって十分な近似解を得ることが可能である。このようにして各停止位置Ｐにおけるエッチング時間Ｔを求めることができる。
【００５６】
次に、以上の一次元のモデルを二次元に応用する。まず、図１０に示すようにエッチングを施す基板３１を升目状に区切り、一辺がピッチｐの複数の正方形状の領域に区分する。次に基板３１の領域上および基板３１の周辺領域上のイオンガン１１の停止位置をＰと設定し、一次元の場合と同様に１行１列の領域の停止位置をＰ（１，１）、１行２列をＰ（１，２）…ｎ行ｍ列をＰ（ｎ，ｍ）と設定する。本実施形態では、エッチングの際に基板３１の周縁領域を良好にエッチングできるよう、基板３１より広い領域に停止位置を設け、例えば図１０に示すように上下左右にそれぞれ行及び列を増加させる。停止位置Ｐは基板に等しい領域としてもよく、或いは基板より狭い領域としてもよい。基板の端の領域に必要な被エッチング総量が小さいことが前提となるが、イオンビームをより有効に利用できる。
【００５７】
次に、イオンガン１１が所定の停止位置にある場合のそれぞれの領域のエッチングレートを数式２及び数式３を用いて求める。一次元モデルでは、数式３のみでピッチの間隔ｐと停止位置からのピッチ数ｍを用いてビームからの距離をｐｍで表記することができたが、二次元モデルではこのような表記ができるのはイオンガンの停止位置の同行もしくは同列のみである。従って、停止位置に対して同列もしくは同行にない領域のエッチングレートは、数式２のｘに停止位置からの距離（例えば各領域間の中心の距離）を代入することにより、エッチングレートを求める。なお、イオンガン１１が所定の停止位置Ｐ（ｎ，ｍ）にある際、停止位置の中心におけるエッチングレートａ（ｎ，ｍ）に対する周辺領域のエッチングレートａ（ｎ＋ｉ，ｍ＋ｊ）の比を、予め図１１（ｂ）に示すようにテーブルとして算出しておくと、各領域のエッチングレートの算出が容易となって好ましい。例えば、図１１に示す例では、イオンガン１１の停止する領域の強度が１であり、停止位置に隣接する上下、左右の領域の強度が０．８、斜め上、下の各領域の強度が０．６である。これを用いると、Ｐ（ｎ，ｍ）に隣接するＰ（ｎ−１，ｍ）のエッチングレートは、ａ（ｎ−１，ｍ）＝０．８・ａ（ｎ，ｍ）のようにａ（ｎ，ｍ）を用いて表すことができる。
【００５８】
次に、それぞれの領域のエッチング時間をＴとし、数式８と同様の式を立てる。一次元と二次元では項の数が増加するのみで、二次元モデルでも一次元モデルと同様に多元一次連立方程式がたつ。従って、ガウス・ジョルダンの消去法、ＬＵ分解法、ガウス・ザウデルの反復法等、既知の解法によって十分な近似解を得ることが可能である。このようにして二次元モデルでも基板３１の各領域のエッチング時間を算出することができる。
【００５９】
なお、上述した二次元モデルでは領域の分割の仕方、ピッチ送りの移動距離等の設定によって、多元連立一次方程式は数十〜数千の次元となるが、次数は一次であるため、ＰＣ１５を構成するパーソナルコンピュータの処理能力で十分近似解を求めることが可能である。この際、エッチング源（イオンガン１１）の分布としては、単純な偶関数の方が計算は容易であり、ガウス分布、三角関数で表される分布が好ましい。
【００６０】
このようにして、ＰＣ１５は各停止位置Ｐにおけるエッチング時間Ｔを算出する。膜厚制御を厚みによって行う場合は、エッチング時間Ｔとエッチングレートａの積がエッチング量であるため、エッチング処理前の厚みからエッチング量を減算した値を目標の厚みとする。同様に、イオンガン１１の位置に対応する測定領域の中間目標厚みＴｍは、各停止位置でのエッチング時間Ｔと、測定領域におけるエッチングレートａとの積からエッチング量を算出し、当該停止位置の前の測定領域の膜厚から当該エッチング量を減算することによって算出する。なお、中間目標厚みＴｍは、膜厚の制御に必要な領域のみ求めても、全領域の値を求めてもよい。
【００６１】
ＰＣ１５は、このようにして求めた各停止位置Ｐとその位置での測定領域の中間目標厚みＴｍ又はエッチング時間Ｔとを対応付ける情報（制御パターン情報）を、制御部１３に送信する。制御部１３は、制御パターン情報を用いてＸＹステージ１２、イオンガン１１を制御し、各領域に所定のエッチングを施す。
【００６２】
具体的には、制御部１３は、i）ＸＹステージ１２を制御して、エッチング対象の基板３１を所定ピッチｐで移動する動作、ii）ピッチ送り完了後、ＸＹステージ１２を制御して中間目標厚みＴｍになるまで停止し、又は所定の停止時間Ｔだけ停止し、基板３１にイオンビームを照射する、という制御を繰り返す。なお、イオンビームはエッチング開始から終了まで連続的に照射される。
【００６３】
なお、ＸＹステージ１２の移動パターンとしては、例えば、図１０に示すＰ（−ｉ，−ｉ）からＰ（−ｉ，Ｎ＋ｉ）へと順番に移動し、続いてＰ（−ｉ＋１，Ｎ＋ｉ）からＰ（−ｉ＋１，−ｉ）に移動する、というように各列を移動する動作を全ての行について行えばよい。なお、エッチングを施す方向、順序等は任意である。
【００６４】
このように、本実施形態では、目標厚みを算出し、測定点を含む領域にエッチングを行い、相対位置制御手段をもとに相対位置調整手段又はエッチング源を制御する。これにより、エッチングを良好に行うことができる。
【００６５】
（第２実施形態）
第２実施形態に係るエッチング装置、エッチング方法及びプログラムについて説明する。本実施形態が上述した第１実施形態と異なるのは、測定装置８１から得られた測定点の厚みの情報から、イオンガン１１の実測のエッチングレートを算出し、既定のエッチングレートと比較し、許容範囲以上の変化がある場合、エッチング時間を算出する際に用いるエッチングレートにこの変化を反映させたという点にある。
【００６６】
本実施形態では、測定装置８１は、（１）測定点のエッチング前の厚みと、（２）測定点にイオンガン１１を設置した上で所定の時間だけ測定点の領域をエッチングした後の厚みと、（３）測定点に近接する領域にイオンガン１１を設置した上で所定の時間だけ測定点に近接する領域をエッチングした後の、測定点の領域の厚みと、を測定する。この測定した測定点の厚みは、制御部１３を介してＰＣ１５に送信され、ＰＣ１５によって実測のエッチングレートが算出される。なお、エッチングレートとは、単位時間あたりのエッチング量に相当する。実測のエッチングレートが、既定の値より許容範囲以上に変化している場合、エッチング時間を算出する際に、この計算式のエッチングレートへ反映させる。このように測定点領域をエッチングした際と、近接する領域をエッチングした際の厚みを測定することにより、エッチング時間を算出する際のエッチングレートを実際の値に近づけることができる。
【００６７】
次に、上述した構成を採るエッチング装置８０の動作を図２及び図１３のフローチャートと、数式とを用いて説明する。
まず、エッチングを施す基板３１を用意する。基板３１は図２に点線で示すように複数の素子を形成することができる面積を備える。また、基板３１には、予め測定点が設置されており、例えば図２に×印で示す領域が測定点（測定領域）と設定される。
次に、この測定領域の厚みＴｈ0を、測定装置８１によって測定する（ステップＳ８１）。続いて、イオンガン１１の中心が測定領域に位置するよう、ステージ１２を駆動し、測定領域を予め定めた時間エッチングし（ステップＳ８２）、エッチング終了後の測定領域の厚みＴｈ1を測定する（ステップＳ８３）。
【００６８】
続いて、×印で示す測定領域に近接する領域（例えば図２に示す上下、左右の領域）にイオンガン１１の中心が位置するよう、ステージ１２を駆動し、近接領域をエッチングする（ステップＳ８４）。この近接領域をエッチングした際には、測定領域までイオンビームが届くため、測定領域もエッチングを受けるため、近接領域のエッチング後の測定領域の厚みＴｈ2を測定装置８１によって測定する（ステップＳ８５）。なお、これらの測定領域の厚みの情報は、制御部１３を介して、ＰＣ１５に送られる。
【００６９】
このようにして測定した、測定領域の厚みＴｈ0、Ｔｈ1、Ｔｈ2から、ＰＣ１５は、単位時間あたりのエッチング量を算出し、エッチングレートを算出する（ステップＳ８６）。次に、ＰＣ１５は、この実測エッチングレートが、既定のエッチングレートの許容範囲内に入るか否かを判別し、許容範囲に入らない場合は（ステップＳ８７；Ｎｏ）は、実測エッチングレートを既定のエッチングレートに置き換える、実測エッチングレートに補正するための係数を既定のエッチングレートにかける、等によって既定のエッチングレートに実測値を反映させる（ステップＳ８８）。次に、エッチング時間を算出する（ステップＳ８９）。一方、実測エッチングレートの変化が、所定の許容範囲に入る場合（ステップＳ８７；Ｙｅｓ）は、既定のエッチングレートを用いて、エッチング時間を算出する（ステップＳ８９）。図１３に示すフローチャートではエッチング時間を算出するがエッチング厚みを算出してもよい。なお、エッチング時間又は厚みの算出方法は第１実施形態に記述の通りである。エッチング時間を算出した後、エッチング処理を行う（ステップＳ９０）。
【００７０】
このように、本実施形態では、エッチング時間又は厚みを算出しエッチング処理を行うのに先立って、測定点を含む領域と、この測定領域に近接する領域を中心にエッチングを行い、実際のエッチング量を測定する。この測定値から、実測のエッチングレートを算出し、既定のエッチングレートの許容範囲に入るか否かを判別し、許容範囲を超える場合、実測のレートをエッチング時間又は厚み算出時のエッチングレートに反映させる。このようにエッチングレートを補正することにより、エッチング量を正確に把握し、算出されるエッチング時間又は厚みをより正確とすることができる。これにより、エッチングを良好に行うことができる。
【００７１】
本発明は上述した実施形態に限られず様々な変形及び応用が可能である。
上述した第１実施形態と第２実施形態と組み合わせることも可能である。また、上述した実施形態では、測定点を基板の１箇所に設ける場合を例に挙げて説明したが、測定点を複数箇所に設けることも可能である。例えば、第２実施形態において、測定点の上下でエッチングした際の厚みの変化を測定すると、イオンビームの上下で補正を行うことが出来る。例えば、図１１（ｂ）に示すレートの表を用いて説明すると、中心の上では０．７、下では０．８というように、個別に補正を行うことが出来る。左右についても同様である。
【００７２】
また、図１４に示すように複数の測定点を設けた上で、エッチング処理を行いながら、厚みを測定することも可能である。この場合、各領域で所定時間エッチングさせた場合のエッチング量を測定することにより、所定量のエッチングに至らない場合は、更にエッチング時間を追加する、もしくは所定のエッチング量に至った場合はエッチングを打ち切る等して、実際のエッチング処理に測定結果をフィードバックさせることにより、更に正確なエッチング処理が可能となる。
【００７３】
また、イオンガン１１から出射されるイオンビームの電流密度（イオン密度）の分布は、図５及び図６に示すものに限定されず、より急峻な勾配或いはより穏やかな勾配でもよく、さらには、より狭い照射範囲でもより広い照射範囲でもよい。さらに、電流密度のピーク値もより大きくても或いは小さくてもよい。ただし、エッチング性能を有することが前提となる。
【００７４】
更に、上記実施形態では、ＸＹステージ１２により、基板３１を一定のピッチで移動し、各停止位置における停止時間を変化させイオンビームの照射時間を変化させる動作例を説明した。ただし、この制御パターンに限定されず、例えば、基板３１を連続的な速度ｖで移動させつつ、イオンガン１１を制御しイオンビームを照射する時間Ｔを各領域ごとに変化させることにより、全体として所望のエッチング量の分布を得るようにしてもよい。この場合、例えば所定の領域内にエッチング中心がある場合、その領域の中心を停止位置と仮定し、各領域内にエッチング中心が存在する時間を、上述した実施形態のピッチ送り間隔と考えることにより、上述した数式を用いてイオンガンによるエッチング時間を算出することができる。また、イオンガン１１をエッチング開始から終了まで連続的に照射させ、エッチング対象である基板３１を速度ｖで移動させ、この速度ｖまたはエッチング強度を変化させることにより、全体として所望のエッチング量の分布を得るようにしてもよい。
【００７５】
また、上述した実施形態では、ＸＹステージ１２を移動させる移動距離を一定とし、停止時間を制御しイオンガン１１からイオンビームを照射する時間を制御させたが、これに限られず、ＸＹステージ１２の移動速度、もしくはピッチ送りの時間間隔を一定にし、イオンガン１１による照射時間を変化させ、エッチング時間を調節することもできる。例えば、制御部１３は、i)ＸＹステージ１２を制御して、エッチング対象の基板３１を所定ピッチｐで移動する動作、ii)ピッチ送り完了後、一定の時間ＸＹステージを停止し、イオンガン１１を制御して、基板３１にイオンビームを各停止位置に応じた時間Ｔだけ照射するという制御を繰り返す。
【００７６】
なお、基板３１とＸＹステージ１２との相対位置の移動速度、イオンガン１１によるエッチング時間、エッチング強度は、必ずしも２つを一定にする必要はなく、これらのうちいずれか２つを変化させても良いし、全てを変化させても良い。
【００７７】
また、上述した実施形態では、ＰＣ１５によって算出されたエッチング時間に基づき、制御部１３がＸＹステージのステージ制御部及びイオンガン１１を制御する場合を例に挙げたが、ＸＹステージ１２及びイオンガン１１の制御方法はこれに限られない。例えば、シーケンサからなるステージ制御部を介さず、制御部１３によってＸＹステージ１２を制御することも可能であるし、ＰＣ１５に制御部１３の機能を持たせることも可能である。また、ＸＹステージ１２の移動量を制御部１３もしくはＰＣ１５にフィードバックさせてもよい。
【００７８】
本実施形態ではエッチング源であるイオンガンを固定し、ＸＹステージによって基板を移動させるが、基板を固定し、ＸＹステージによってイオンガンを移動させる構成としてもよい。或いは、基板をＸ軸方向に移動させ、イオンガンをＹ軸方向に移動させる等の構成としてもよい。
【００７９】
また、上述した実施形態ではエッチング源としてイオンガンを例に挙げて説明したが、エッチング用粒子を生成するものであればこれに限られずプラズマ等のエッチング源、電子ビーム、反応性プラズマエッチングなどを用いることが可能である。
【００８０】
以上説明した実施形態のエッチング方法によれば、エッチング対象物が、隣接する領域は不連続であって全体としてみれば連続的であるような準連続的に形状が変化しているものに対しても所望の形状を得ることが可能である。また基板の平面形状も方形の基板３１を例に挙げたがこれに限られず、例えば円形、楕円形、多角形等であっても良い。更に連続的に形状が変化するものであれば、平板状に限られず曲面状であってもよい。
【００８１】
また、エッチングの対象として半導体ウエハなどの基板３１を例示したが、エッチングの対象は任意であり、半導体ウエハ、該ウエハ上に形成された任意の材質の膜、任意の材質の基体、その上に形成された層、等、任意である。
【００８２】
第１及び第２の実施形態では、エッチング源を用いているが、蒸着やスパッタ等の成膜に応用することも可能である。上記実施形態における被エッチング総量を、目的の膜厚までに必要な被成膜量とし、上記実施形態におけるエッチング（質量除去）を成膜（質量付加）として、膜厚測定手段を用い同様の処理をすればよい。
【００８３】
例えば、図１を例に挙げると、イオンガン１１を所定の成膜分布を有する成膜源に置き換え、ＸＹステージ１２上には成膜対象物を載置する。測定装置８１は、成膜対象物の所定の測定位置において厚みを測定する。成膜対象物の被成膜量の分布と成膜源のレート分布とに基づいて、成膜対象物の各位置における成膜総量が被成膜量に対応する最終目標厚みとなるように、所定の測定位置での成膜対象物の中間目標厚みを成膜位置（成膜源と成膜対象物との相対位置）に対して算出する。制御部は、測定手段によって測定された測定位置における成膜対象物の厚みが、中間目標厚みに到達した時点で、ＸＹステージを移動させ、成膜源の中心を移動させながら成膜を重ね合わせる。これにより、成膜対象物全体において所望の目標形状を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
８０ エッチング装置
１１ イオンガン（エッチング源）
１２ ＸＹステージ
１３ 制御部
１４ 真空槽
１５ ＰＣ
３１ 基板
８１ 測定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等の製造に利用されるエッチング装置、エッチング方法及びエッチングプログラム、並びに成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体、電子部品製造の分野では基板上に薄膜を形成し、デバイスとする技術が一般に用いられている。例えば圧電素子を例に挙げると、圧電材料からなるウエハ又は基板上に電極膜を成膜し、数十〜数千個の複数の素子を形成した後、個々の素子に切り分けることにより、圧電素子が製造される。
【０００３】
圧電素子は、利用する振動モードによっても異なるが、例えば厚みすべり振動を利用した振動素子では、その基板の厚み、電極膜の厚みによって周波数が決まるため、これらの厚みの精度によって周波数精度が決まる。なお、表面弾性波素子でも、その電極膜の厚みの精度によって周波数精度が決まる。従って、これらの素子で所望の周波数精度を得るためには、基板、電極膜の厚みを制御することが重要である。
【０００４】
しかし、現在基板に用いられる研磨技術の精度は十分でなく、基板内での厚みの分布が生じる。更にスパッタ蒸着で成膜された電極膜にも厚み分布が生ずるため、同一基板内に形成された素子は周波数特性にばらつきが生ずる問題がある。
【０００５】
そこで、基板内の厚みのばらつきを抑制するため、基板の各領域において必要な被エッチング総量を事前に算出し、被エッチング総量に達するエッチング時間を領域毎に算出する構成がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２１４２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に開示されているように必要な被エッチング総量を事前に算出し、領域毎のエッチング時間を算出した場合であっても、実際のイオンビームのエッチング分布が既定の分布とずれると、所定のエッチング量に到達せず、もしくは所定のエッチング量以上にエッチングが施されてしまい、所望の形状にエッチングをすることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、イオンビームの既定のエッチング分布と実際のエッチング分布とのずれを補正し、良好に任意の形状に加工することが可能なエッチング装置、エッチング方法及びプログラムを提供することを目的とする。同時に、良好に任意の形状に膜形成することが可能な成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るエッチング装置は、
所定のエッチング分布を有するエッチング源と、
エッチング対象物を載置するステージと、
前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を調整する相対位置調整手段と、
前記エッチング対象物の所定の測定位置において厚みを測定する測定手段と、
前記エッチング対象物の被エッチング量の分布と前記エッチング源のレート分布とに基づいて、前記エッチング対象物の各位置におけるエッチング総量が被エッチング量に対応する最終目標厚みとなるように、前記測定位置の前記エッチング対象物の中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記相対位置調整手段と前記エッチング源との少なくとも一方を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記測定位置の前記エッチング対象物の厚みが、前記中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得ることを特徴とする。
【００１０】
前記制御手段は、前記測定手段によって測定される前記エッチング対象物の厚み変化から、前記エッチング対象物の所定時間あたりのエッチング量を算出し、既定の値を超える場合、前記エッチング分布を補正し、前記中間目標厚みを再算出してもよい。
【００１１】
前記測定手段の測定点は、前記エッチング対象物の一点であり、
前記制御手段は、前記測定点と、前記測定点の周囲をエッチングした際の前記測定点の厚みの変化から、前記エッチング分布を補正してもよい。
【００１２】
前記制御手段は、
前記エッチング源を制御して、粒子ビームを連続的に照射させ、
前記相対位置調整手段を制御して、前記エッチング対象物を前記エッチング源に対してピッチ送りで移動させ、各ピッチ位置での停止時間を調節することによって、各ピッチ位置での前記粒子ビームの照射時間を制御してもよい。
【００１３】
前記制御手段は、
前記相対位置調整手段を制御して前記エッチング対象物を前記エッチング源に対して所定ピッチで移動させ、
前記エッチング源を制御して、各ピッチ位置での前記エッチング源からの粒子ビームの照射強度を制御してもよい。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るエッチング方法は、
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアに粒子ビームを生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法において、
測定手段によって前記エッチング対象物の所定の測定位置における厚みを測定し、
前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致し最終目標厚みとなるように、前記エッチング源のレート分布に基づいて、前記所定の測定位置の中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、を制御し、
前記測定手段によって測定された前記エッチング対象物の厚みが、前記エッチング対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得る、ことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るエッチングプログラムは、
コンピュータによる、
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアに粒子ビームを生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法の制御であって、
測定手段に前記エッチング対象物の所定の測定位置における厚みを測定させ、
前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致し最終目標厚みとなるように、前記エッチング源のレート分布に基づいて、前記測定位置における中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、を制御し、
前記測定手段によって測定される前記エッチング対象物の厚みが、前記エッチング対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得る、ことをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る成膜装置は、
所定の成膜分布を有する成膜源と、
成膜対象物を載置するステージと、
前記成膜源と前記ステージとの相対位置を調整する相対位置調整手段と、
前記成膜対象物の所定の測定位置において厚みを測定する測定手段と、
前記成膜対象物の被成膜量の分布に基づいて、前記成膜対象物の各位置における成膜総量が被成膜量に対応する最終目標厚みとなるように、前記成膜源のレート分布に基づいて、前記測定位置における中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記相対位置調整手段と前記成膜源との少なくとも一方を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定される前記成膜対象物の厚みが、前記成膜対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記成膜源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記成膜源の中心を移動させながら成膜を重ね合わせることによって前記成膜対象物全体において所望の目標形状を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エッチング対象物のエッチング量を測定する測定手段を用いることにより、良好に任意の形状に加工することが可能なエッチング装置、エッチング方法及びエッチングプログラムを提供することができる。また、成膜対象物の成膜量を測定する測定手段を用いることにより、良好に任意の形状に膜形成することが可能な成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係るエッチング装置の構成例を模式的に示す図である。
【図２】第１実施形態に係るエッチング装置によってエッチングされる基板を模式的に示す図である。
【図３】第１実施形態に係るエッチング処理を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）はイオンガンの引き出し孔のノズルを示す図である。
【図５】（ａ）は、図４（ａ）に示す引き出し孔を用いた際の電流密度分布を示す図である。
【図６】図６（ｂ）は図４（ｂ）に示す引き出し孔を用いた際の電流密度分布を示す図であり、図６（ｃ）は、図４（ｃ）に示す引き出し孔を用いた際の電流密度分布を示す図である。
【図７】エッチング源が一次元方向のみに移動しエッチングが施される場合の基板を示す図である。
【図８】イオンガンの各停止位置における電流密度分布を示す図である。
【図９】（ａ）は停止位置Ｐｎにおける電流密度分布を示す図である。（ｂ）は停止位置Ｐｎ+１における電流密度分布を示す図である。（ｃ）は停止位置Ｐｎ-１における電流密度分布を示す図である。
【図１０】エッチング源が二次元方向に移動しエッチングが施される場合の基板を示す図である。
【図１１】（ａ）はエッチング源が一次元方向にのみ移動する際のエッチングレートの比のテーブルを模式的に示す図であり、（ｂ）はエッチング源が二次元方向に移動する際のエッチングレートの比のテーブルを模式的に示す図である。
【図１２】図１２（ａ）はエッチング対象物を模式的に示す平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】第２実施形態に係るエッチング処理を示すフローチャートである。
【図１４】測定点を複数箇所に設置する変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の各実施形態に係るエッチング装置、エッチング方法及びエッチングプログラムについて図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
第１実施形態に係るエッチング装置８０の構成を図１に示す。また、図２に本実施形態のエッチング装置８０によってエッチングされる基板３１を模式的に示す。
【００２１】
図１に示すようにエッチング装置８０は、イオンガン１１と、ＸＹステージ１２と、制御部１３と、真空槽１４と、ＰＣ１５と、測定装置８１と、を備える。イオンガン１１とＸＹステージ１２とは、真空槽１４内に設置され、真空槽１４によって大気から遮断されている。
【００２２】
イオンガン１１は、イオンビームを生成する装置である。イオンガン１１のチャンバ内には例えばＡｒが導入され、チャンバ内でアノードとフィラメントの間に直流電圧を印加し、直流熱陰極放電を起こすことによりＡｒプラズマを発生させる。続いてＡｒの正イオンを加速器によって加速させ、引き出し孔からイオンビームとして取り出す。イオンガンは直流熱陰極放電を利用するものに限らず、ＲＦイオン源やマイクロ波イオン源を用いてもよい。イオンビームの電流密度、即ち、イオン密度は、引き出し孔の数、形状等により変化する。また、これらの引き出し孔を用いた場合の電流密度分布を図５及び図６に示す。図５（ａ）の電流密度分布は図４（ａ）の引き出し孔を用いた場合に対応し、図６（ｂ）は図４（ｂ）、図６（ｃ）は図４（ｃ）に対応する。なお、点は実測値であり、図５（ａ）及び図６（ｂ）に示す線はガウス分布による近似である。なお、いずれのグラフも、イオンガン１１とエッチング対象の基板３１とを対向して配置して、基板３１のイオンガン１１の中心と対向する位置を原点としたときの原点からの距離と照射されるイオンビームの電流密度との関係を示すものである。
【００２３】
詳細に後述するように、本実施形態ではイオンガン１１から照射されるイオンビームの電流密度分布をガウス分布で近似し、エッチングレートを算出することによりイオンガンと基板との各相対位置におけるエッチング照射量（エッチング時間又は厚み）を算出する。従って、電流密度分布は、図５（ａ）又は図６（ｂ）に示すようにガウス分布で近似することができることが好ましい。このため、本実施形態では図４（ａ）、（ｂ）のようにほぼ同径の孔が形成された引き出し孔を用いるのが好ましい。また、図５（ａ）及び図６（ｂ）から明らかなように孔の数を増やすと電流密度分布は横に広がる傾向を示す。従って、実施するエッチングの細密さ等に応じて孔の数を調節すると良い。また、電流密度分布は、孔の形状、数、配置、放電電流、エッチング源とエッチング対象との距離等を調節することにより制御できるため、ガウス分布、三角関数等で演算する場合は、所望の分布を得ることができるように、予めこれらの条件を調整しておけばよい。なお、電流密度分布は必ずしもガウス分布、三角関数等を用いた波形として表す必要はなく実測値を用いることも可能である。この場合、図４（ｃ）のように径の異なる孔が形成された引き出し孔を用いることができる。
【００２４】
ＸＹステージ１２は、載置台１２ａ、シーケンサ等からなるステージ制御部、モータ等から構成されるステージ駆動部等を備える。図１に示すように載置台１２ａのイオンガン１１に対向する面上には、エッチングが施される基板３１が設置される。ＸＹステージ１２のステージ駆動部は、ステージ制御部によって制御され、更にステージ制御部は制御部１３によって制御される。ステージ駆動部によって載置台１２ａはＸ軸及びＹ軸方向（図１の水平面）に移動する。ＸＹステージ１２の移動形態は、ピッチ送り（一定距離だけ移動して一旦停止する動作を繰り返す処理）でも、等速又は速度を変動させながら連続的に移動させる形態も可能である。本実施形態ではエッチング源であるイオンガン１１が固定されているため、このＸＹステージ１２の移動によって、基板３１とイオンガン１１との相対位置を調節する。
【００２５】
測定装置８１は、基板３１の厚みを測定する装置であり、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）等からなる。基板の厚みを測定する手段はＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）に限らず、例えば測定光の透過率又は反射率から厚み測定してもよい。なお、エッチング対象が水晶振動子等である場合、周波数測定装置等であってもよい。この場合、被加工物は、例えば図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように凹部を備える載置部内に設置される。測定装置８１は、制御部１３によって制御されており、基板３１の予め定めた測定点の厚みを測定する。
【００２６】
制御部１３は、例えばマイクロプロセッサ等から構成され、ＰＣ１５によって算出されたエッチング照射量等のエッチング条件、シャッタによって基板を覆う条件、測定装置８１の測定結果に沿ってイオンガン１１と、ＸＹステージ１２と、測定装置８１と、を制御する。
【００２７】
ＰＣ１５は、パーソナルコンピュータ等から構成される。ＰＣ１５は、詳細に後述するように、予めエッチング装置８０とは独立して設けられたＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）等の測定装置によって測定された基板３１の厚み分布を基に、基板３１のエッチング対象領域で必要となる被エッチング量の分布を判別する。判別には測定装置８１を用いてもよいが、他の測定手段を用いてもよい。さらに、ＰＣ１５は、この被エッチング量の分布、エッチングビームの電流密度分布（エッチング分布）、ＸＹステージ１２の移動速度等から、基板３１の各領域にエッチングを施す時間、該時間経過後の各領域における厚み等を算出する。相対位置調整手段及び／又はエッチング源を測定装置８１からの出力のみで制御する場合は、エッチング時間を算出せず、厚みのみを算出してもよい。基板３１の一領域を仮に領域Ａとすると、イオンガン１１の照射範囲は基板３１の領域Ａよりも広く、ＸＹステージの移動によりイオンガン１１と基板３１との相対位置が変化しても、領域Ａがイオンガン１１の照射範囲内に含まれる限り領域Ａはエッチングされ続ける。イオンガン１１と基板３１との相対位置に対応した領域Ａの目標厚みを中間目標厚みとし、各相対位置に対し複数の中間目標厚みを算出する。この複数の中間目標厚みは、総エッチング後、領域Ａが最終目標厚みになるように設定する。ここで、最終目標厚みとは、エッチング対象物の各位置に対応した個々の値であり、均一なエッチングに限らず、所望の形状となるように最終目標厚みは任意の値に設定できる。
【００２８】
次に、上述した構成を採るエッチング装置８０の動作を図２及び図３のフローチャートと、数式とを用いて説明する。
【００２９】
まず、エッチングを施す基板３１を用意する。基板３１は図２に点線で示すように複数の素子を形成することができる面積を備える。また、基板３１には、予め測定点が設置されており、例えば図２に×印で示す領域が測定点（測定領域）と設定される。
【００３０】
次に、イオンガン１１の中心が測定領域に位置するよう、ＸＹステージ１２を駆動し、測定領域をエッチングする（ステップＳ８１１）。エッチング中、測定装置８１によってこの測定領域の厚みＴｈを測定する（ステップＳ８１２）。なお、測定領域の厚みの情報は、制御部１３を介して、ＰＣ１５に送られる。ＰＣ１５は、この実測厚みが、予め算出した中間目標厚みの許容範囲内に入るか否かを判別し、許容範囲に入ると（ステップＳ８１３；Ｙｅｓ）、測定領域を中心とするエッチングを終了させる。エッチングの終了は、ステージ１２の駆動により行う（ステップＳ８１４）。実測厚みが、中間目標厚みより大きい場合は（ステップＳ８１３；Ｎｏ）、ステップＳ８１１に戻り、エッチングと厚みＴｈの測定を継続する。本実施形態では実測厚みに基づいてステージ１２のみを駆動制御するが、イオンガン１１を制御してもよい。
【００３１】
続いて、×印で示す測定領域に近接する領域（例えば図２に示す上下、左右の領域）にイオンガン１１の中心が位置するよう、ステージ１２を駆動し、近接領域をエッチングする（ステップＳ８１５）。ＰＣ１５は、測定領域がエッチング照射範囲内か否かを判別し、照射範囲内である場合は（ステップＳ８１６；Ｙｅｓ）、エッチング中、測定領域の厚みＴｈを測定装置８１によって測定する（ステップＳ８１７）。照射領域がエッチング範囲外である場合は（ステップＳ８１６；Ｎｏ）、測定領域の厚みＴｈは測定せず、エッチング時間により制御する（ステップＳ８２０）。時間制御によるエッチングの終了は、ステージ１２の駆動により行う（ステップＳ８１４）。ＰＣ１５は、実測領域の厚みが、予め算出した測定領域における中間目標厚みの許容範囲内に入るか否かを判別し、許容範囲に入ると（ステップＳ８１８；Ｙｅｓ）、ステージ１２を駆動させ（ステップＳ８１４）、近接領域を中心とするエッチングを終了させる。許容範囲に入らない場合（ステップＳ８１８；Ｎｏ）、更にエッチング処理を施し（ステップＳ８１９）、再度測定領域の厚みＴｈを測定する（ステップＳ８１７）。
【００３２】
第１実施形態では、少なくとも測定点（測定領域）を含む領域をエッチング照射する際に、測定点の膜厚を測定し、測定装置８１の出力からステージ１２を駆動制御（以下、膜厚制御と称する。）することを特徴とする。
【００３３】
測定点がエッチング照射領域に含まれない場合は、エッチング時間により制御（以下、時間制御と称する。）すればよい。図３に示すフローチャートでは、測定領域の近接領域を中心にエッチングする場合にも膜厚制御する場合を例に挙げているが、測定領域を中心にエッチングする場合のみ膜厚制御してもよい。イオンガンの中心を測定する方が膜厚変化が大きく測定精度が向上するためである。測定装置８１をＸＹステージに搭載し、測定領域が常にイオンガンの中心に一致するように測定装置８１を駆動してもよい。この場合、ステージ１２が測定装置８１を搭載するか、又は他のＸＹステージをステージ１２に同期して動作させればよい。また、測定領域が常にエッチングの中心からずれていれもよい。例えば、ステージ１２の移動による複数回のエッチング照射のうち最終のエッチングにおける膜厚を測定制御すれば、被エッチング量を厚みで測定制御することができ、測定精度を向上させることができる。測定領域、並びに、膜厚制御及び時間制御は適宜選択すればよい。図３に示すフローチャートではイオンガン１１の中心を測定領域に位置させてからエッチング処理を開始しているが、測定領域に近接する領域にイオンガン１１の中心を位置させてからエッチング処理を開始し、エッチングステップの途中または最後にイオンガン１１の中心を測定領域に位置させてもよい。
【００３４】
エッチング照射量（エッチング時間Ｔ又は厚みＴｈ）の算出は下記のように行う。
【００３５】
基板３１の厚みの分布を例えば、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）等によって測定する。また、図５（ａ）、図６（ｂ）に示すようなイオンガン１１の電流密度分布は予め得ておく。
【００３６】
続いて、測定装置等で測定された基板３１の厚み分布に基づき、ＰＣ１５は、基板３１上に仮想的に形成したメッシュの各領域で必要な被エッチング量を算出する。さらにＰＣ１５は、以下に示す数式に従って、各領域で必要な被エッチング量と、イオンビームの電流密度分布（エッチング分布）等から、エッチング処理の制御パターンを算出する。
【００３７】
理解を容易にするため、まず一次元のモデルを用いて説明する。図７に示すように、エッチングが施される対象は、一定のピッチｐで、ピッチｐと同じ辺を備える正方形状の領域がＮ個一列に並んだ構成であると仮定する。なお、ピッチｐはイオンガン１１と基板３１との移動ピッチに相当する。本実施形態ではピッチｐはイオンガン１１の電流密度分布の標準偏差ｓから、ｐ＝ｓ／２と設定する。なお、ピッチｐの設定は正方形状に限らず任意であって、製造する素子のサイズに設定することも可能である。
【００３８】
エッチング装置８０は、ＸＹステージ１２を制御して、図８に示すようにイオンガン１１のイオンビームの中心位置を、エッチング対象の各矩形領域の停止位置に順々に停止させ、イオンビームを適当な時間照射する。それぞれの位置で停止した際にエッチングされる総量が各領域のエッチング総量となる。
【００３９】
ここでイオンビームの中心の停止位置をＰとおく。なお本実施形態では、それぞれの端の領域が十分にエッチングされるように、ビームの停止位置を各領域の端からいくつか多く設定する。従って、ビームの停止位置は図７に示すようにＰ−ｉ，…，Ｐ−２，Ｐ−１、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２…，Ｐｎ，…，ＰＮ，ＰＮ＋１…，ＰＮ＋ｉとなる。停止位置Ｐは基板上に仮想的に形成したメッシュの各領域に等しくなるように、Ｐ１，Ｐ２…，Ｐｎ，…，ＰＮ−１，ＰＮと設定してもよい。或いは、基板の端の領域に必要な被エッチング総量が小さい場合には、基板上に仮想的に形成したメッシュの各領域よりもいくつか少なくなるように、停止位置ＰをＰｉ，Ｐｉ＋１，…，Ｐｎ，…，ＰＮ-（ｉ＋１），ＰＮ―ｉとしてもよい。停止位置Ｐの範囲が小さいほど、イオンビームをより有効に利用できる。次に、それぞれの停止位置でエッチングを施す時間をＴとすると、各停止位置でのエッチング時間は、Ｔ−ｉ，…，Ｔ−２，Ｔ−１、Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２…，Ｔｎ，…，ＴＮ，ＴＮ＋１…，ＴＮ＋ｉとで示される。また、各領域のエッチング総量をＥ１，Ｅ２…，Ｅｎ，…，ＥＮとする。なお、本実施形態ではピッチ送りの際の移動距離は一定であり、各領域の停止位置で停止する時間は、各領域ごとに設定される。従って、エッチング時間Ｔとは、停止位置Ｐにおけるビームの停止時間を示す。
【００４０】
また、一般にエッチング量Ｅは、以下に示す数式１で与えられる。なお、式１のＴはイオンガン１１によるエッチング時間であり、Ｃは、スパッタ率Ｓ、分子量Ｍ、アボガドロ数ＮＡ、密度Ｄ、電子の素電荷ｅ等で決まる比例定数である。
【００４１】
【数１】
【００４２】
また、上述したようにイオンガン１１の電流密度分布は既知であり、この分布はガウス分布により下記数式２に示すように近似することが可能である。なお、数式２のＡはガウス分布における曲線と基線の間の全面積であり、ｗは標準偏差sの２倍である。
【００４３】
【数２】
【００４４】
次に、図９（ａ）に示すようにイオンビームの中心がある停止位置Ｐｎにあるとき、イオンビームの中心に相当する領域のエッチングレートａ０を、ａ０＝Ｉｂｄ・Ｃとする。このとき停止位置Ｐｎの周辺領域のエッチングレートａ１，ａ２，ａ３，…，ａｍ及びａ−１，ａ−２，…，ａ−ｍは、数式２のｘにエッチング中心からの離間する距離ｐｍを代入することにより、下記数式３のように示すことができる。
【００４５】
【数３】
【００４６】
以上から、イオンビームが停止位置Ｐｎにあって照射時間がＴｎである場合の各領域のエッチング量は、それぞれの停止位置ごとに下記数式４のように示すことができる。なお、イオンビームが停止位置Ｐｎに位置する際、停止位置Ｐｎのエッチングレートに対する各領域のエッチングレートの比を予め求めておき、図１１（ａ）に示すようにテーブルとしておくと、エッチングレートａを更に容易に算出することができ、好ましい。例えば、図１１（ａ）に示す例では、停止位置の１つ隣の領域は０．８、２つ隣の領域は０．６であるため、エッチングレートａ１、ａ２はそれぞれ、ａ１＝０．８・ａ０、ａ２＝０．６・ａ０とａ０を用いて表すことができる。なお、上述したように、実測のエッチングレートが既定のエッチングレートの許容範囲に入らない場合は、このエッチングレートを実測値に沿うようにする。
【００４７】
（数式４）
…
Ｐｎ−２；ａ−２Ｔｎ
Ｐｎ−１；ａ−１Ｔｎ
Ｐｎ ；ａ０Ｔｎ
Ｐｎ＋１；ａ１Ｔｎ
Ｐｎ＋２；ａ２Ｔｎ
…
【００４８】
また、図９（ｂ）に示すようにイオンビームの中心が停止位置Ｐｎ＋１にあって、照射時間がＴｎ＋１である場合、それぞれの領域のエッチング量は、下記数式５に示される。
【００４９】
（数式５）
…
Ｐｎ−２；ａ−３Ｔｎ＋１
Ｐｎ−１；ａ−２Ｔｎ＋１
Ｐｎ ；ａ−１Ｔｎ＋１
Ｐｎ＋１；ａ０Ｔｎ＋１
Ｐｎ＋２；ａ１Ｔｎ＋１
…
【００５０】
更に、図９（ｃ）に示すようにイオンビームの中心が停止位置Ｐｎ−１にあって、照射時間がＴｎ−１である場合、それぞれの領域のエッチング量は、下記数式６に示される。
【００５１】
（数式６）
…
Ｐｎ−２；ａ−１Ｔｎ−１
Ｐｎ−１；ａ０Ｔｎ−１
Ｐｎ ；ａ１Ｔｎ−１
Ｐｎ＋１；ａ２Ｔｎ−１
Ｐｎ＋２；ａ３Ｔｎ−１
…
【００５２】
以上を全ての停止位置（Ｐ−ｉ，…，Ｐ−２，Ｐ−１、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２…，Ｐｎ，…，ＰＮ，ＰＮ＋１…，ＰＮ＋ｉ）に応用することによって、基板３１の各領域の全エッチング量は下記数式７に示され、更にこれを行列式で示す下記数式８で示すことができる。
【００５３】
（数式７）
…
Ｐｎ−２；Ｅｎ−２＝ａｍＴｎ−ｍ−２＋…＋ａ−１Ｔｎ−１＋ａ−３Ｔｎ＋１＋…＋ａ−ｍＴｎ＋ｍ−２
Ｐｎ−１；Ｅｎ−１＝ａｍＴｎ−ｍ−１＋…＋ａ０Ｔｎ−１ ＋ａ−２Ｔｎ＋１＋…＋ａ−ｍＴｎ＋ｍ−１
Ｐｎ ；Ｅ０ ＝ａｍＴｎ−ｍ ＋…＋ａ１Ｔｎ−１ ＋ａ−１Ｔｎ＋１＋…＋ａ−ｍＴｎ＋ｍ
Ｐｎ＋１；Ｅｎ＋１＝ａｍＴｎ−ｍ＋１＋…＋ａ２Ｔｎ−１ ＋ａ０Ｔｎ＋１ ＋…＋ａ−ｍＴｎ＋ｍ＋１
Ｐｎ＋２；Ｅｎ＋２＝ａｍＴｎ−ｍ＋２＋…＋ａ３Ｔｎ−１ ＋ａ１Ｔｎ＋１ ＋…＋ａ−ｍＴｎ＋ｍ＋２
…
【００５４】
【数４】
【００５５】
ここで、上述するようにエッチングレートａはイオンガン１１の中心からの距離が定まれば定数として与えられるものであるから、数式７及び数式８はエッチング時間Ｔの多元連立一次方程式に相当する。従って、ガウス・ジョルダンの消去法、ＬＵ分解法、ガウス・ザウデルの反復法等、既知の解法によって十分な近似解を得ることが可能である。このようにして各停止位置Ｐにおけるエッチング時間Ｔを求めることができる。
【００５６】
次に、以上の一次元のモデルを二次元に応用する。まず、図１０に示すようにエッチングを施す基板３１を升目状に区切り、一辺がピッチｐの複数の正方形状の領域に区分する。次に基板３１の領域上および基板３１の周辺領域上のイオンガン１１の停止位置をＰと設定し、一次元の場合と同様に１行１列の領域の停止位置をＰ（１，１）、１行２列をＰ（１，２）…ｎ行ｍ列をＰ（ｎ，ｍ）と設定する。本実施形態では、エッチングの際に基板３１の周縁領域を良好にエッチングできるよう、基板３１より広い領域に停止位置を設け、例えば図１０に示すように上下左右にそれぞれ行及び列を増加させる。停止位置Ｐは基板に等しい領域としてもよく、或いは基板より狭い領域としてもよい。基板の端の領域に必要な被エッチング総量が小さいことが前提となるが、イオンビームをより有効に利用できる。
【００５７】
次に、イオンガン１１が所定の停止位置にある場合のそれぞれの領域のエッチングレートを数式２及び数式３を用いて求める。一次元モデルでは、数式３のみでピッチの間隔ｐと停止位置からのピッチ数ｍを用いてビームからの距離をｐｍで表記することができたが、二次元モデルではこのような表記ができるのはイオンガンの停止位置の同行もしくは同列のみである。従って、停止位置に対して同列もしくは同行にない領域のエッチングレートは、数式２のｘに停止位置からの距離（例えば各領域間の中心の距離）を代入することにより、エッチングレートを求める。なお、イオンガン１１が所定の停止位置Ｐ（ｎ，ｍ）にある際、停止位置の中心におけるエッチングレートａ（ｎ，ｍ）に対する周辺領域のエッチングレートａ（ｎ＋ｉ，ｍ＋ｊ）の比を、予め図１１（ｂ）に示すようにテーブルとして算出しておくと、各領域のエッチングレートの算出が容易となって好ましい。例えば、図１１に示す例では、イオンガン１１の停止する領域の強度が１であり、停止位置に隣接する上下、左右の領域の強度が０．８、斜め上、下の各領域の強度が０．６である。これを用いると、Ｐ（ｎ，ｍ）に隣接するＰ（ｎ−１，ｍ）のエッチングレートは、ａ（ｎ−１，ｍ）＝０．８・ａ（ｎ，ｍ）のようにａ（ｎ，ｍ）を用いて表すことができる。
【００５８】
次に、それぞれの領域のエッチング時間をＴとし、数式８と同様の式を立てる。一次元と二次元では項の数が増加するのみで、二次元モデルでも一次元モデルと同様に多元一次連立方程式がたつ。従って、ガウス・ジョルダンの消去法、ＬＵ分解法、ガウス・ザウデルの反復法等、既知の解法によって十分な近似解を得ることが可能である。このようにして二次元モデルでも基板３１の各領域のエッチング時間を算出することができる。
【００５９】
なお、上述した二次元モデルでは領域の分割の仕方、ピッチ送りの移動距離等の設定によって、多元連立一次方程式は数十〜数千の次元となるが、次数は一次であるため、ＰＣ１５を構成するパーソナルコンピュータの処理能力で十分近似解を求めることが可能である。この際、エッチング源（イオンガン１１）の分布としては、単純な偶関数の方が計算は容易であり、ガウス分布、三角関数で表される分布が好ましい。
【００６０】
このようにして、ＰＣ１５は各停止位置Ｐにおけるエッチング時間Ｔを算出する。膜厚制御を厚みによって行う場合は、エッチング時間Ｔとエッチングレートａの積がエッチング量であるため、エッチング処理前の厚みからエッチング量を減算した値を目標の厚みとする。同様に、イオンガン１１の位置に対応する測定領域の中間目標厚みＴｍは、各停止位置でのエッチング時間Ｔと、測定領域におけるエッチングレートａとの積からエッチング量を算出し、当該停止位置の前の測定領域の膜厚から当該エッチング量を減算することによって算出する。なお、中間目標厚みＴｍは、膜厚の制御に必要な領域のみ求めても、全領域の値を求めてもよい。
【００６１】
ＰＣ１５は、このようにして求めた各停止位置Ｐとその位置での測定領域の中間目標厚みＴｍ又はエッチング時間Ｔとを対応付ける情報（制御パターン情報）を、制御部１３に送信する。制御部１３は、制御パターン情報を用いてＸＹステージ１２、イオンガン１１を制御し、各領域に所定のエッチングを施す。
【００６２】
具体的には、制御部１３は、i）ＸＹステージ１２を制御して、エッチング対象の基板３１を所定ピッチｐで移動する動作、ii）ピッチ送り完了後、ＸＹステージ１２を制御して中間目標厚みＴｍになるまで停止し、又は所定の停止時間Ｔだけ停止し、基板３１にイオンビームを照射する、という制御を繰り返す。なお、イオンビームはエッチング開始から終了まで連続的に照射される。
【００６３】
なお、ＸＹステージ１２の移動パターンとしては、例えば、図１０に示すＰ（−ｉ，−ｉ）からＰ（−ｉ，Ｎ＋ｉ）へと順番に移動し、続いてＰ（−ｉ＋１，Ｎ＋ｉ）からＰ（−ｉ＋１，−ｉ）に移動する、というように各列を移動する動作を全ての行について行えばよい。なお、エッチングを施す方向、順序等は任意である。
【００６４】
このように、本実施形態では、目標厚みを算出し、測定点を含む領域にエッチングを行い、相対位置制御手段をもとに相対位置調整手段又はエッチング源を制御する。これにより、エッチングを良好に行うことができる。
【００６５】
（第２実施形態）
第２実施形態に係るエッチング装置、エッチング方法及びプログラムについて説明する。本実施形態が上述した第１実施形態と異なるのは、測定装置８１から得られた測定点の厚みの情報から、イオンガン１１の実測のエッチングレートを算出し、既定のエッチングレートと比較し、許容範囲以上の変化がある場合、エッチング時間を算出する際に用いるエッチングレートにこの変化を反映させたという点にある。
【００６６】
本実施形態では、測定装置８１は、（１）測定点のエッチング前の厚みと、（２）測定点にイオンガン１１を設置した上で所定の時間だけ測定点の領域をエッチングした後の厚みと、（３）測定点に近接する領域にイオンガン１１を設置した上で所定の時間だけ測定点に近接する領域をエッチングした後の、測定点の領域の厚みと、を測定する。この測定した測定点の厚みは、制御部１３を介してＰＣ１５に送信され、ＰＣ１５によって実測のエッチングレートが算出される。なお、エッチングレートとは、単位時間あたりのエッチング量に相当する。実測のエッチングレートが、既定の値より許容範囲以上に変化している場合、エッチング時間を算出する際に、この計算式のエッチングレートへ反映させる。このように測定点領域をエッチングした際と、近接する領域をエッチングした際の厚みを測定することにより、エッチング時間を算出する際のエッチングレートを実際の値に近づけることができる。
【００６７】
次に、上述した構成を採るエッチング装置８０の動作を図２及び図１３のフローチャートと、数式とを用いて説明する。
まず、エッチングを施す基板３１を用意する。基板３１は図２に点線で示すように複数の素子を形成することができる面積を備える。また、基板３１には、予め測定点が設置されており、例えば図２に×印で示す領域が測定点（測定領域）と設定される。
次に、この測定領域の厚みＴｈ0を、測定装置８１によって測定する（ステップＳ８１）。続いて、イオンガン１１の中心が測定領域に位置するよう、ステージ１２を駆動し、測定領域を予め定めた時間エッチングし（ステップＳ８２）、エッチング終了後の測定領域の厚みＴｈ1を測定する（ステップＳ８３）。
【００６８】
続いて、×印で示す測定領域に近接する領域（例えば図２に示す上下、左右の領域）にイオンガン１１の中心が位置するよう、ステージ１２を駆動し、近接領域をエッチングする（ステップＳ８４）。この近接領域をエッチングした際には、測定領域までイオンビームが届くため、測定領域もエッチングを受けるため、近接領域のエッチング後の測定領域の厚みＴｈ2を測定装置８１によって測定する（ステップＳ８５）。なお、これらの測定領域の厚みの情報は、制御部１３を介して、ＰＣ１５に送られる。
【００６９】
このようにして測定した、測定領域の厚みＴｈ0、Ｔｈ1、Ｔｈ2から、ＰＣ１５は、単位時間あたりのエッチング量を算出し、エッチングレートを算出する（ステップＳ８６）。次に、ＰＣ１５は、この実測エッチングレートが、既定のエッチングレートの許容範囲内に入るか否かを判別し、許容範囲に入らない場合は（ステップＳ８７；Ｎｏ）は、実測エッチングレートを既定のエッチングレートに置き換える、実測エッチングレートに補正するための係数を既定のエッチングレートにかける、等によって既定のエッチングレートに実測値を反映させる（ステップＳ８８）。次に、エッチング時間を算出する（ステップＳ８９）。一方、実測エッチングレートの変化が、所定の許容範囲に入る場合（ステップＳ８７；Ｙｅｓ）は、既定のエッチングレートを用いて、エッチング時間を算出する（ステップＳ８９）。図１３に示すフローチャートではエッチング時間を算出するがエッチング厚みを算出してもよい。なお、エッチング時間又は厚みの算出方法は第１実施形態に記述の通りである。エッチング時間を算出した後、エッチング処理を行う（ステップＳ９０）。
【００７０】
このように、本実施形態では、エッチング時間又は厚みを算出しエッチング処理を行うのに先立って、測定点を含む領域と、この測定領域に近接する領域を中心にエッチングを行い、実際のエッチング量を測定する。この測定値から、実測のエッチングレートを算出し、既定のエッチングレートの許容範囲に入るか否かを判別し、許容範囲を超える場合、実測のレートをエッチング時間又は厚み算出時のエッチングレートに反映させる。このようにエッチングレートを補正することにより、エッチング量を正確に把握し、算出されるエッチング時間又は厚みをより正確とすることができる。これにより、エッチングを良好に行うことができる。
【００７１】
本発明は上述した実施形態に限られず様々な変形及び応用が可能である。
上述した第１実施形態と第２実施形態と組み合わせることも可能である。また、上述した実施形態では、測定点を基板の１箇所に設ける場合を例に挙げて説明したが、測定点を複数箇所に設けることも可能である。例えば、第２実施形態において、測定点の上下でエッチングした際の厚みの変化を測定すると、イオンビームの上下で補正を行うことが出来る。例えば、図１１（ｂ）に示すレートの表を用いて説明すると、中心の上では０．７、下では０．８というように、個別に補正を行うことが出来る。左右についても同様である。
【００７２】
また、図１４に示すように複数の測定点を設けた上で、エッチング処理を行いながら、厚みを測定することも可能である。この場合、各領域で所定時間エッチングさせた場合のエッチング量を測定することにより、所定量のエッチングに至らない場合は、更にエッチング時間を追加する、もしくは所定のエッチング量に至った場合はエッチングを打ち切る等して、実際のエッチング処理に測定結果をフィードバックさせることにより、更に正確なエッチング処理が可能となる。
【００７３】
また、イオンガン１１から出射されるイオンビームの電流密度（イオン密度）の分布は、図５及び図６に示すものに限定されず、より急峻な勾配或いはより穏やかな勾配でもよく、さらには、より狭い照射範囲でもより広い照射範囲でもよい。さらに、電流密度のピーク値もより大きくても或いは小さくてもよい。ただし、エッチング性能を有することが前提となる。
【００７４】
更に、上記実施形態では、ＸＹステージ１２により、基板３１を一定のピッチで移動し、各停止位置における停止時間を変化させイオンビームの照射時間を変化させる動作例を説明した。ただし、この制御パターンに限定されず、例えば、基板３１を連続的な速度ｖで移動させつつ、イオンガン１１を制御しイオンビームを照射する時間Ｔを各領域ごとに変化させることにより、全体として所望のエッチング量の分布を得るようにしてもよい。この場合、例えば所定の領域内にエッチング中心がある場合、その領域の中心を停止位置と仮定し、各領域内にエッチング中心が存在する時間を、上述した実施形態のピッチ送り間隔と考えることにより、上述した数式を用いてイオンガンによるエッチング時間を算出することができる。また、イオンガン１１をエッチング開始から終了まで連続的に照射させ、エッチング対象である基板３１を速度ｖで移動させ、この速度ｖまたはエッチング強度を変化させることにより、全体として所望のエッチング量の分布を得るようにしてもよい。
【００７５】
また、上述した実施形態では、ＸＹステージ１２を移動させる移動距離を一定とし、停止時間を制御しイオンガン１１からイオンビームを照射する時間を制御させたが、これに限られず、ＸＹステージ１２の移動速度、もしくはピッチ送りの時間間隔を一定にし、イオンガン１１による照射時間を変化させ、エッチング時間を調節することもできる。例えば、制御部１３は、i)ＸＹステージ１２を制御して、エッチング対象の基板３１を所定ピッチｐで移動する動作、ii)ピッチ送り完了後、一定の時間ＸＹステージを停止し、イオンガン１１を制御して、基板３１にイオンビームを各停止位置に応じた時間Ｔだけ照射するという制御を繰り返す。
【００７６】
なお、基板３１とＸＹステージ１２との相対位置の移動速度、イオンガン１１によるエッチング時間、エッチング強度は、必ずしも２つを一定にする必要はなく、これらのうちいずれか２つを変化させても良いし、全てを変化させても良い。
【００７７】
また、上述した実施形態では、ＰＣ１５によって算出されたエッチング時間に基づき、制御部１３がＸＹステージのステージ制御部及びイオンガン１１を制御する場合を例に挙げたが、ＸＹステージ１２及びイオンガン１１の制御方法はこれに限られない。例えば、シーケンサからなるステージ制御部を介さず、制御部１３によってＸＹステージ１２を制御することも可能であるし、ＰＣ１５に制御部１３の機能を持たせることも可能である。また、ＸＹステージ１２の移動量を制御部１３もしくはＰＣ１５にフィードバックさせてもよい。
【００７８】
本実施形態ではエッチング源であるイオンガンを固定し、ＸＹステージによって基板を移動させるが、基板を固定し、ＸＹステージによってイオンガンを移動させる構成としてもよい。或いは、基板をＸ軸方向に移動させ、イオンガンをＹ軸方向に移動させる等の構成としてもよい。
【００７９】
また、上述した実施形態ではエッチング源としてイオンガンを例に挙げて説明したが、エッチング用粒子を生成するものであればこれに限られずプラズマ等のエッチング源、電子ビーム、反応性プラズマエッチングなどを用いることが可能である。
【００８０】
以上説明した実施形態のエッチング方法によれば、エッチング対象物が、隣接する領域は不連続であって全体としてみれば連続的であるような準連続的に形状が変化しているものに対しても所望の形状を得ることが可能である。また基板の平面形状も方形の基板３１を例に挙げたがこれに限られず、例えば円形、楕円形、多角形等であっても良い。更に連続的に形状が変化するものであれば、平板状に限られず曲面状であってもよい。
【００８１】
また、エッチングの対象として半導体ウエハなどの基板３１を例示したが、エッチングの対象は任意であり、半導体ウエハ、該ウエハ上に形成された任意の材質の膜、任意の材質の基体、その上に形成された層、等、任意である。
【００８２】
第１及び第２の実施形態では、エッチング源を用いているが、蒸着やスパッタ等の成膜に応用することも可能である。上記実施形態における被エッチング総量を、目的の膜厚までに必要な被成膜量とし、上記実施形態におけるエッチング（質量除去）を成膜（質量付加）として、膜厚測定手段を用い同様の処理をすればよい。
【００８３】
例えば、図１を例に挙げると、イオンガン１１を所定の成膜分布を有する成膜源に置き換え、ＸＹステージ１２上には成膜対象物を載置する。測定装置８１は、成膜対象物の所定の測定位置において厚みを測定する。成膜対象物の被成膜量の分布と成膜源のレート分布とに基づいて、成膜対象物の各位置における成膜総量が被成膜量に対応する最終目標厚みとなるように、所定の測定位置での成膜対象物の中間目標厚みを成膜位置（成膜源と成膜対象物との相対位置）に対して算出する。制御部は、測定手段によって測定された測定位置における成膜対象物の厚みが、中間目標厚みに到達した時点で、ＸＹステージを移動させ、成膜源の中心を移動させながら成膜を重ね合わせる。これにより、成膜対象物全体において所望の目標形状を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
８０ エッチング装置
１１ イオンガン（エッチング源）
１２ ＸＹステージ
１３ 制御部
１４ 真空槽
１５ ＰＣ
３１ 基板
８１ 測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエッチング分布を有するエッチング源と、
エッチング対象物を載置するステージと、
前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を調整する相対位置調整手段と、
前記エッチング対象物の所定の測定位置において厚みを測定する測定手段と、
前記エッチング対象物の被エッチング量の分布と前記エッチング源のレート分布とに基づいて、前記エッチング対象物の各位置におけるエッチング総量が被エッチング量に対応する最終目標厚みとなるように、前記測定位置の前記エッチング対象物の中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記相対位置調整手段と前記エッチング源との少なくとも一方を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記測定位置の前記エッチング対象物の厚みが、前記中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得ることを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記測定手段によって測定される前記エッチング対象物の厚み変化から、前記エッチング対象物の所定時間あたりのエッチング量を算出し、既定の値を超える場合、前記エッチング分布を補正し、前記中間目標厚みを再算出することを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項３】
前記測定手段の測定点は、前記エッチング対象物の一点であり、
前記制御手段は、前記測定点と、前記測定点の周囲をエッチングした際の前記測定点の厚みの変化から、前記エッチング分布を補正することを特徴とする請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記エッチング源を制御して、粒子ビームを連続的に照射させ、
前記相対位置調整手段を制御して、前記エッチング対象物を前記エッチング源に対してピッチ送りで移動させ、各ピッチ位置での停止時間を調節することによって、各ピッチ位置での前記粒子ビームの照射時間を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエッチング装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記相対位置調整手段を制御して前記エッチング対象物を前記エッチング源に対して所定ピッチで移動させ、
前記エッチング源を制御して、各ピッチ位置での前記エッチング源からの粒子ビームの照射強度を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエッチング装置。
【請求項６】
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアに粒子ビームを生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法において、
測定手段によって前記エッチング対象物の所定の測定位置における厚みを測定し、
前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致し最終目標厚みとなるように、前記エッチング源のレート分布に基づいて、前記所定の測定位置の中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、を制御し、
前記測定手段によって測定された前記エッチング対象物の厚みが、前記エッチング対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得る、ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項７】
コンピュータによる、
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアに粒子ビームを生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法の制御であって、
測定手段に前記エッチング対象物の所定の測定位置における厚みを測定させ、
前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致し最終目標厚みとなるように、前記エッチング源のレート分布に基づいて、前記測定位置における中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、を制御し、
前記測定手段によって測定される前記エッチング対象物の厚みが、前記エッチング対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得る、ことをコンピュータに実行させることを特徴とするエッチングプログラム。
【請求項８】
所定の成膜分布を有する成膜源と、
成膜対象物を載置するステージと、
前記成膜源と前記ステージとの相対位置を調整する相対位置調整手段と、
前記成膜対象物の所定の測定位置において厚みを測定する測定手段と、
前記成膜対象物の被成膜量の分布に基づいて、前記成膜対象物の各位置における成膜総量が被成膜量に対応する最終目標厚みとなるように、前記成膜源のレート分布に基づいて、前記測定位置における中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記相対位置調整手段と前記成膜源との少なくとも一方を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定される前記成膜対象物の厚みが、前記成膜対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記成膜源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記成膜源の中心を移動させながら成膜を重ね合わせることによって前記成膜対象物全体において所望の目標形状を得ることを特徴とする成膜装置。
【請求項１】
所定のエッチング分布を有するエッチング源と、
エッチング対象物を載置するステージと、
前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を調整する相対位置調整手段と、
前記エッチング対象物の所定の測定位置において厚みを測定する測定手段と、
前記エッチング対象物の被エッチング量の分布と前記エッチング源のレート分布とに基づいて、前記エッチング対象物の各位置におけるエッチング総量が被エッチング量に対応する最終目標厚みとなるように、前記測定位置の前記エッチング対象物の中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記相対位置調整手段と前記エッチング源との少なくとも一方を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記測定位置の前記エッチング対象物の厚みが、前記中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得ることを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記測定手段によって測定される前記エッチング対象物の厚み変化から、前記エッチング対象物の所定時間あたりのエッチング量を算出し、既定の値を超える場合、前記エッチング分布を補正し、前記中間目標厚みを再算出することを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項３】
前記測定手段の測定点は、前記エッチング対象物の一点であり、
前記制御手段は、前記測定点と、前記測定点の周囲をエッチングした際の前記測定点の厚みの変化から、前記エッチング分布を補正することを特徴とする請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記エッチング源を制御して、粒子ビームを連続的に照射させ、
前記相対位置調整手段を制御して、前記エッチング対象物を前記エッチング源に対してピッチ送りで移動させ、各ピッチ位置での停止時間を調節することによって、各ピッチ位置での前記粒子ビームの照射時間を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエッチング装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記相対位置調整手段を制御して前記エッチング対象物を前記エッチング源に対して所定ピッチで移動させ、
前記エッチング源を制御して、各ピッチ位置での前記エッチング源からの粒子ビームの照射強度を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエッチング装置。
【請求項６】
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアに粒子ビームを生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法において、
測定手段によって前記エッチング対象物の所定の測定位置における厚みを測定し、
前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致し最終目標厚みとなるように、前記エッチング源のレート分布に基づいて、前記所定の測定位置の中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、を制御し、
前記測定手段によって測定された前記エッチング対象物の厚みが、前記エッチング対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得る、ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項７】
コンピュータによる、
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアに粒子ビームを生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法の制御であって、
測定手段に前記エッチング対象物の所定の測定位置における厚みを測定させ、
前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致し最終目標厚みとなるように、前記エッチング源のレート分布に基づいて、前記測定位置における中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、を制御し、
前記測定手段によって測定される前記エッチング対象物の厚みが、前記エッチング対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記エッチング源の中心を移動させながらエッチング照射を重ね合わせることによって前記エッチング対象物全体において所望の目標形状を得る、ことをコンピュータに実行させることを特徴とするエッチングプログラム。
【請求項８】
所定の成膜分布を有する成膜源と、
成膜対象物を載置するステージと、
前記成膜源と前記ステージとの相対位置を調整する相対位置調整手段と、
前記成膜対象物の所定の測定位置において厚みを測定する測定手段と、
前記成膜対象物の被成膜量の分布に基づいて、前記成膜対象物の各位置における成膜総量が被成膜量に対応する最終目標厚みとなるように、前記成膜源のレート分布に基づいて、前記測定位置における中間目標厚みを前記相対位置に対して算出し、前記相対位置調整手段と前記成膜源との少なくとも一方を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定される前記成膜対象物の厚みが、前記成膜対象物の中間目標厚みに到達した時点で、前記成膜源と前記ステージとの相対位置を移動させ、前記成膜源の中心を移動させながら成膜を重ね合わせることによって前記成膜対象物全体において所望の目標形状を得ることを特徴とする成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１６１１２４（Ｐ２０１０−１６１１２４Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１５２（Ｐ２００９−１１５２）
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（０００１４６００９）株式会社昭和真空 (72)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（０００１４６００９）株式会社昭和真空 (72)
【Ｆターム（参考）】
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